Halbleiter-Materialien
Ermöglichung von Geräten der nächsten Generation mit hoher Reinheit und Verlässlichkeit
Halbleiter-Materialien
Halbleitermaterialien, bezieht sich auf die Raumtemperatur Leitfähigkeit zwischen dem Leiter und Isolator zwischen dem Material, hat es spezifische elektrische und physikalische Eigenschaften, diese Eigenschaften machen die Halbleiter-Gerät Schaltung hat eine einzigartige Leistung, eines der Merkmale der Dotierung Prozess kann verwendet werden, um ein bestimmtes Element hinzufügen, um zu ändern und zu steuern, ihre elektrischen Eigenschaften, kann als Komponente Material für die Informationsverarbeitung verwendet werden.
Intrinsic Halbleiter bezieht sich auf die sehr reine Einkristall-Halbleiter, die Herstellung von Halbleitermaterialien für die sehr hohe Reinheit erforderlich, in der Regel bis zu 99,9999999%(9N). Diese Materialien treten in ihrer physikalischen Struktur als Einkristalle auf, und einkristallines Silizium (Si) und einkristallines Germanium (Ge) sind häufig verwendete Halbleitermaterialien.
Durch Dotierung von intrinsischen Halbleitern mit Spuren von Verunreinigungen (ein Prozess, der als Dotierung bezeichnet wird) kann die Leitfähigkeit eines Halbleiters erheblich verändert werden. Der intrinsische Halbleiter, der dotiert wurde, wird als Fremdstoffhalbleiter bezeichnet. Je nach Art der dotierten Verunreinigung (hauptsächlich drei- oder fünfwertige Elemente) werden die Halbleiter in zwei große Kategorien eingeteilt: p-Typ und n-Typ.
N-Typ-Halbleiter
N-Typ-Halbleiter werden durch Dotierung von intrinsischen Halbleitern wie Silizium mit fünfwertigen Elementen wie Phosphor P, Arsen As und Antimon Sb hergestellt. Diese Elemente haben ein Valenzelektron mehr als Silizium und liefern zusätzliche freie Elektronen.
Hauptmerkmale:
Dotierte Elemente: Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) usw.
Überschüssige freie Elektronen (negative Ladungsträger)
Erhöhung der Anzahl der freien Elektronen, Erhöhung der Leitfähigkeit
Die Stromrichtung wird hauptsächlich durch die Bewegung der Elektronen bestimmt
P-Typ-Halbleiter
P-Typ-Halbleiter werden durch Dotierung von intrinsischen Halbleitern mit dreiwertigen Elementen wie Bor B, Aluminium Al und Gallium Ga hergestellt. Diese Elemente haben ein Valenzelektron weniger als Silizium und hinterlassen Löcher im Gitter.
Hauptmerkmale:
Dotierungselemente: Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) usw.
Löcher (positive Ladungsträger)
Löcher als Ladungsträger, die an der Leitfähigkeit beteiligt sind
Die Stromrichtung wird hauptsächlich durch die Bewegung der Löcher bestimmt
Klassifizierung von Halbleitern:
Elementare Halbleiter
Silizium (Si): das am häufigsten verwendete Material, das mehr als 90 % der Halbleiterindustrie ausmacht und in integrierten Schaltkreisen, Solarzellen usw. verwendet wird.
Germanium (Ge): das wichtigste Material der ersten Halbleitergeräte, das heute in Hochfrequenzschaltungen und optischen Infrarotgeräten verwendet wird.
Verbindungshalbleiter
III-V-Verbindungen: wie Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), mit hoher Elektronenbeweglichkeit, geeignet für Hochfrequenzkommunikation, optoelektronische Geräte (Laser, LEDs).
Breitband-Halbleiter:
Siliziumkarbid (SiC): hochtemperatur- und hochspannungsbeständig, wird in Elektrofahrzeugen und in der Leistungselektronik verwendet.
Galliumnitrid (GaN): hervorragende Hochfrequenzleistung, wird in 5G-Basisstationen und Schnellladegeräten verwendet.
II-VI-Verbindungen: wie Cadmiumtellurid (CdTe), Zinksulfid (ZnS), werden hauptsächlich in Infrarotdetektoren und im Photovoltaikbereich verwendet.
Materialeigenschaften und Anwendungen
Generationsklassifizierung von Halbleitermaterialien
| Generation | Repräsentative Materialien | Eigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|
| 1. Generation | Silizium (Si), Germanium (Ge) | Ausgereift und gut etabliert Kostengünstig Leicht zu verarbeiten Mäßige Wärmeleitfähigkeit | Integrierte Schaltungen (ICs) Transistoren Dioden Allgemeine Elektronik |
| 2. Generation | Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) | Hohe Elektronenbeweglichkeit Hochfrequenzleistung Gut für Optoelektronik Höhere Produktionskosten | RF-Kommunikation Mikrowellengeräte Fotodetektoren GPS-Navigation |
| 3. Generation | Galliumnitrid (GaN), Siliziumkarbid (SiC), Zinkoxid (ZnO), Zinkselenid (ZnSe) | Große Bandlücke Hohe Durchbruchspannung Hohe Wärmeleitfähigkeit Hochfrequenz, hoher Wirkungsgrad Hohe Temperaturtoleranz | 5G-Basisstationen Elektrofahrzeuge Laser Leistungselektronik (IGBT/MOSFET) |
| 4. Generation | Galliumoxid (Ga2O3), Diamant (C), Aluminiumnitrid (AlN), Bornitrid (BN) | Ultrabreite Bandlücke Hohe Ladungsträgerbeweglichkeit Hohe Durchbruchfeldstärke Im Entstehen und in Entwicklung | Hochspannungs-Leistungsbauelemente der nächsten Generation Luft- und Raumfahrt Elektronik für extreme Umgebungen (Strahlung/Hochtemperatur) |
ULPMAT verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Halbleitermaterialien, modernste Produktionsanlagen und bewährtes Know-how. Wir sind bestrebt, hochleistungsfähige, hochmoderne Materialien zu liefern, die Ihre spezifischen Anforderungen erfüllen.
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